靜磁場中的磁介質(zhì)電磁學(xué)(編輯修改稿)
2025-05-27 18:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 易退磁的強磁材料。 主要用于電磁能的轉(zhuǎn)換。 弱磁性磁介質(zhì)的磁化規(guī)律 ? 非鐵磁性各向同性磁介質(zhì) M和 H之間滿足線性關(guān)系： 磁介質(zhì)性能方程： 其中 χ m為磁化率或磁化系數(shù)， μ =χ m＋ 1稱為介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率。 ? 該類磁介質(zhì)可分為三類： ? 真空： M=0， ? 順磁介質(zhì)： ? 抗磁介質(zhì)： 1,0 ?? ?? m1,0 ?? ?? m1,0 ?? ?? mHM m??HB 0???圖 順磁效應(yīng) 圖 抗磁效應(yīng) 非鐵磁性各向異性磁介質(zhì)， M和 H之間滿足線性關(guān)系： 其中 χ m和 μ 均為對稱二階張量 鐵磁性磁介質(zhì)的磁化規(guī)律 χ m很大， M和 H之間關(guān)系同磁化歷史有關(guān)。 類似于鐵電體的電滯回線，鐵磁質(zhì)有磁滯回線。 HM m?? HB 0???圖 硬磁材料 (a)和軟磁材料 (b)的磁滯回線 介質(zhì)磁化的微觀機制經(jīng)典解釋 ? 分子固有磁矩：分子內(nèi)全部電子磁矩矢量和，其中電子磁矩包括軌道磁矩和自旋磁矩。 ? 順磁效應(yīng)：若分子固有磁矩不為 0，無外磁場時，分子熱運動使各分子的磁矩取向不同，宏觀磁矩為 0。有外磁場時，分子受磁力矩作用有順著外場排列的趨勢，產(chǎn)生與外場方向一致的磁化強度。 ? 抗磁效應(yīng)：無外磁場時，分子固有磁矩為 0。在外磁場作用下，分子中每個電子的軌道運動受影響，而引起附加軌道磁矩；它總與外場反向，產(chǎn)生與外場方向相反的磁化強度。 ? 鐵磁效應(yīng)：主要來源于電子的自旋磁矩。無外磁場時，鐵磁質(zhì)中電子自旋磁矩小范圍內(nèi)自發(fā)排列形成自發(fā)磁化區(qū)－磁疇，具有很強的磁化強度，但各磁疇方向不同，不顯示宏觀磁性。在外磁場作用下，磁化方向與外磁場接近的磁疇會擴大疆界，直至飽和，介質(zhì)顯示很強的宏觀磁性。 167。 邊值關(guān)系與唯一性定理 167。 邊值關(guān)系： 在求解包含不同性質(zhì)的磁介質(zhì)體系時，需要知道磁介質(zhì)界面上磁場的邊值關(guān)系。 介質(zhì)邊界面兩側(cè) B的法線分量連續(xù) 或 B2n＝ B1n 0)( 12 ??? BBn圖 B的法線方向分量連續(xù) 介質(zhì)分界面兩側(cè) H的切線分量連續(xù) 或 若介質(zhì)分界面上無傳導(dǎo)電流（ i0＝ 0）， 則 )()( 012 niHH ????? ???? 12 HH ?012 )( iHHn ???介質(zhì)分界面兩側(cè)磁場 B的方向關(guān)系 分界面兩側(cè)磁感應(yīng)強度與法線方向夾角的正切之比等于兩側(cè)磁導(dǎo)率之比。分界面兩側(cè)磁場強度與法線方向夾角的正切之比等于兩側(cè)磁導(dǎo)率之比。 各向同性的均勻磁介質(zhì)中磁感應(yīng)曲線與磁場強度曲線具有相同的構(gòu)形。不同的各向同性均勻介質(zhì)界面的存在，并不改變 B曲線和 H曲線的相同構(gòu)形分布。 2121???? ?tgtg167。 磁場的唯一性定理 當(dāng)磁場中有磁介質(zhì)時，事先難以確定磁化電流分布，因而不便直接由畢－薩定律計算磁場。唯一性定理保證，由高斯定理、安培環(huán)路定理及 B～ H關(guān)系，加上必要的附加條件，就可以唯一確定靜磁場。 附加條件如下： （ 1）各向同性磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率及區(qū)域分布情況給定，也可以出現(xiàn)非均勻性和界面，給定磁導(dǎo)率函數(shù)及分布。 （ 2）磁場的傳導(dǎo)電流的分布情況傳導(dǎo)電流密度函數(shù)給定。 （ 3）磁場可以分布于整個空間；或有限空間內(nèi)，邊界面上的 B、 H法線方向分量給定。 167。 各向同性均勻磁介質(zhì)充滿整個磁場空間 由磁場的環(huán)路定理和畢奧薩伐爾
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